2014年度武陵山区特色资源植物种质保护与利用湖北省重点实验室年度工作总结

一、研究水平与贡献 

实验室各项事业按照计划稳步推进。

科研经费稳中有升。2014年，新增立项33项，合同经费1893.69万，到账经费383.03万。其中，纵向立项30项，合同经费1848.89万，到账经费330.94万（省部级以上19项，合同经费1812.89万，到账经费294.94万，其它纵向项目11项，合同经费36万，到账经费36万；横向立项3项，合同经费44.8万，到账经费52.09万。

科研成果质量有所提高。2014年，共发表研究论文57篇，其中第一署名或通讯单位论文51篇；SCI论文24篇，其中第一署名或通讯单位论文17篇。出版专著1部，出版“十二五”规划教材2部，申请专利7项，获得专利授权2项，5项成果获得省科技厅鉴定。

1.  承担任务

2.研究工作水平

（1）代表性研究工作进展按基础研究、应用基础研究和基础性工作分类。

研究方向一：武陵山区水稻资源种质改良与利用

本研究方向致力于水稻抗性基因的克隆与功能验证、抗病抗冷水稻新品种的选育及创制。2014年度，本团队克隆了稻瘟病田间抗性基因Pi63，该基因编码典型的(CC)-NBS-LRR 蛋白。成功克隆了白叶枯病抗性基因Xa31(t)，通过遗传转化及互补验证，T1代转基因植株对白叶枯致病菌具有一定的抗性。利用生物信息学、转基因技术和亚细胞定位等方法，初步阐明了水稻广谱诱导抗病基因OsAAA1的结构和功能。构建了稻瘟病抗性基因Pita 2基因组文库、缩小了该基因的定位区域。利用基因组重测序技术，将水稻黄叶突变体基因定位于第3染色体短臂端70kb区域内，并确定了7个候选基因。初步阐明了水稻雌蕊发育基因ST1和环化酶家族CYL基因的功能和作用机制。构建了水稻膜系统酵母双杂交cDNA文库，获得了水稻VDAC家族基因OsVDAC3和OsVDAC5的互作蛋白，并完成了蛋白鉴定。针对武陵山区低温及稻瘟病发病特点，通过多地多点田间抗性鉴定筛选、搜集水稻稻瘟病抗性和耐寒基因资源；采用分子标记辅助选择与常规育种相结合，创制多基因聚合的耐寒抗稻瘟水稻种质新材料。发表研究论文10篇，其中SCI二区论文1篇；申请专利3项；获得省部级以上项目3项。

研究方向二：武陵山区药用植物资源的保护与利用

本研究方向收集了9个七叶一枝花品种，其中4个品种确定为七叶一枝花、华重楼、狭叶重楼、球药隔重楼，对各自根、茎、叶、果皮、外种皮的重楼皂苷成分检测发现，球药隔重楼根茎的重楼皂苷含量最高，七叶一枝花次之，二者适合推广和品种选育。 通过调研选定蛇足石杉、白芨2种珍稀药用植物进行研究。已种植蛇足石杉种苗3万株，建立了蛇足石杉孢子收集和质量检测技术以及石杉碱甲含量的HPLC检测方法。完成枝霉MD2的基因组和转录组测序，分析了茉莉酸甲酯诱导后的差异表达基因，已克隆16个与红豆杉紫杉醇合成基因同源性较高的Unigenes，正在进行功能验证。筛选获得9株可产薯蓣皂苷元内生菌，包括肠杆菌属细菌6株、芽孢杆菌属细菌2株、克雷氏菌属细菌1株。其中2株内生细菌还可以产重楼皂苷Ⅶ。采用光谱分析法及电化学分析法将获得的细胞色素P45055A1、55A3及 55B1活性蛋白用于催化一氧化氮还原的催化机理及一氧化氮样品的检测。用荧光素报告基因标记生物钟节律的关键基因的启动子，确立了外源性GABA可以调控生物钟节律基因的表达振幅，探讨GABA基因的表达与表观遗传调控的相关性。获授权专利1项；出版专著1册；发表科技论文11篇，其中SCI二区论文2篇；获得省部级以上项目3项。

研究方向三：武陵山区稀有经济植物种质改良与利用

2014年，本团队围绕本研究方向的目标开展了大量工作，深入恩施大峡谷、利川星斗山、建始野三河、咸丰坪坝营、巴东县沿渡河镇、野三关镇、绿葱坡镇（三思线）、茶店子镇等地进行了野外考察，经调查发现了武陵山区仅巴东县神农溪省级保护区有国家保护野生植物共35种，维管植物共计180科652属1301种。通过对收集到的35个红花品种的SRAP序列扩增、ITS序列多态性分析及其二级结构预测、叶绿体基因组等的遗传多样性分析，率先构建了35个红花品种的系统发育树，确定了彼此的亲缘关系。在实验室条件下探索了超临界CO2流体萃取红花籽油的工艺方法，确定了萃取红花籽油最佳预处理方式及条件，采用超临界CO2流体萃取法提取红花籽油，能够解决传统工艺中有机溶剂污染的问题，同时可以选择性分离富集亚油酸。在实验室条件下模拟工厂化红花色素的提取工艺，确立了红花黄色素水提法的各项最佳工艺参数，确立了红花红色素热浸提法的各项最佳工艺参数，并对红色素进行了精制，有望实现两种色素提取的工业化。发表研究论文3篇；科技部基础性工作专项重大项目1项；国家基金1项；取得了红花相关的成果鉴定3项，均达到国际先进水平。

研究方向四：武陵山区生物资源综合利用技术（一）

本方向重点开展了酶蛋白结构改造及发酵产品的“生物反应器”技术生产特色生物产品的工程技术研究，在以下方向取得了显著进步：全基因合成了3个耐热酶毕赤酵母表达工程菌，完成了耐热酶制剂的工程菌构建和生产工艺的优化，申报发明专利2项，发表中文权威期刊论文1篇；在环境友好养殖废水处理方向取得了显著进步，发表SCI一区文章1篇； 获得授权专利1项；申报了2项与生物资源综合利用相关的微生物筛选与微生物应用方向的发明专利，在农作物废弃物处理方向取得了显著成绩；在生物传感器等方向的研究有所突破，申报相关发明专利2项。2014年完成的两项湖北省科技成果鉴定，鉴定结果均为国际先进水平；完成了可用于武陵山区特色植物资源为原材料的综合利用的酶制剂2个，完成了湖北省科技成果鉴定2项。发表研究论文8篇，其中SCI一区论文1篇；申请专利6项，获得授权专利1项；获得省部级以上项目3项；培养研究生6人。

研究方向之四：武陵山区生物资源综合利用技术（二）

2014年，本团队围绕本研究方向的目标开展了大量实验研究工作。具体研究思路和目标是通过提取武陵山区特色药用植物有效成分，开展对肿瘤细胞增殖抑制（肺癌）、心血管和呼吸系统疾病及促进干细胞分化发育的研究，为后续特色药用资源植物的产业化提供技术依托。(1)特色药用植物有效成分分离提取取得显著进展。根据药材成分及其特性，分离提取了红花（乙酸乙酯、正丁醇部）、川黄柏（正丁醇部）、北豆根（正丁醇部）不同组分，研究了其对乙酰胆碱或高钾（胞外80mMK+）引起的小鼠气管平滑肌收缩的舒张作用，并找到了其最佳工作剂量和量效曲线。(2)探索了莲子心、黄柏等药用植物有效成分潜在的防治呼吸系统疾病的功效及其作用机理。初步阐明了莲子心、黄柏有效成分舒张气道平滑肌的作用机理。通过建立小鼠哮喘模型，观察给予莲子心、黄柏等药用植物有效成分处理前后，评估了这些药物有效成分治疗哮喘的作用，初步阐明了其解除气管痉挛的作用机制，为后续应用于哮喘等呼吸道高反应性疾病的治疗提供了理论基础。(3)构建和完善了特色中药有效成分筛选生物学平台。团队成员成功地建立了心脏Wedge外置系统，开展了分离培养心肌细胞和气道平滑肌细胞的原代培养工作；成功地将胚胎干细胞定向诱导分化为心肌细胞；为后续心血管系统及呼吸道平滑肌系统疾病治疗药物筛选提供了高质量的综合性生物学平台。

二、队伍建设和人才培养

1.2014年度实验室固定人员43名，其中教授15人，副教授18人，讲师10人。

2.2014年度，引进海外高层次人才1人，外派出国研修人员3人。

三、开放与合作交流

1.对外交流活动日趋频繁。2014年，共外请专家来重点实验室学术报告18人次，重点实验室研究人员参加国内会议20人次，国际会议5人次；2人次留学学成归国，新派遣3人次出国留学。

实验室组织建设日趋完善。2014年，组织实验室研究人员赴贵州大学、中科院天然产物化学重点实验室考察实验室建设；制作完成重点实验室对外宣传册；新建3个重点实验室研究基地。

2.公众开放活动的目的意义，开放对象，活动内容，取得成效。

3.实验室作为本领域公共研究平台的作用，大型仪器设备的开放与共享情况。

四、专项经费执行情况与效益分析

1.省级研究课题的执行情况（如没有，此项可不填）

无

2.实验室主任基金（含自主研究课题和开放课题）的设置及执行情况。并简要介绍1-2项利用开放基金完成的优秀成果。

批准开放课题四项：

五、依托单位的支持

1.依托单位在人、财、物条件方面的保障和支持（应与填报的数据一致）

2.  依托单位给予的其他支持

无

六、实验室存在的问题及建议

希望能定期或不定期组织召开重点实验室建设与服务湖北省社会发展与经济建设方面经验交流会，以相互借鉴，相互促进共同发展。同时，希望注重实验建设与发展过程中存在的问题或遇到的问题的研究与探讨，特别是加强实验平台共享机制的探讨，以提高重点实验室管理水平，更好地发挥重点实验的优势与辐射作用。

七、实验室下一步的发展思路

1. 加强团队人才建设，提升人才培养能力和水平。积极申报国家和省部级相关方向课题。

2. 凝练方向，促进高水平科研论文的产出。

八、实验室大事记

    2013.11.9，以重点实验室名义召开了第一届武汉生物信号传导国际会议。